| 研究課題/領域番号 |
22K14536
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
浅野 周作 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30827522)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 協奏吸着 / フローリアクター / 選択的触媒毒 / 部分水素化 / 吸着エネルギー解析 / 自動化フローリアクター / 自動実験 / 速度解析 / 触媒毒 / 不均一触媒 / 選択性制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素化反応は、高付加価値化成品の製造に重要性である。含窒素化合物を触媒毒として混入させると、水素化における選択性を向上できるが、触媒毒構造との関係や、その作用機構は明らかになっておらず、利用は限定的である。本研究では、壁面触媒担持型のフローリアクターを用い、種々の触媒毒について、完全に自動化した水素化反応実験を行う。それらに基づき、反応系ごとに最適な触媒毒の構造を導出することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、可逆的触媒毒の選択的作用機構を分子レベルで解明し、最適構造の導出法を検討した。通常は互いが互いの触媒毒となってしまう、芳香族混合物の水素化反応において、協奏吸着により吸着エネルギーが変化し、反応が加速される現象を実験とDFT計算で明らかにした。さらに、アルキンの部分水素化に対し、２１種の触媒毒を自動化フローリアクターで評価し、フェナントロリンが高い選択性を示すことを見出した。これにより、基質・触媒・修飾剤の相互作用に基づく触媒プロセス設計の指針を提供した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、化学反応の選択性を高めるために使われる「触媒毒」（化学反応を進行させにくくする成分）の働き方を詳しく調べ、その活用法を明らかにしました。さらに、どのような構造の分子が効果的な触媒毒になるかを効率的に調べる方法を開発しました。実験と計算の両方を使って、反応に使われる物質と触媒、触媒毒の間に起こる見えないやりとりを可視化し、反応の効率や選択性を高める手がかりを得ました。この成果は、医薬品や機能性材料の製造などで、不要な副生成物を減らし、より安全で環境にやさしい化学プロセスの設計をすることに役立ちます。
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